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冰雪專利”助力滑雪運(yùn)動(dòng)員盡情綻放光彩｜科技冬奧進(jìn)行時(shí)
日期：2021-10-13 11:35:50
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近日，隨著北京冬奧會(huì)國際測(cè)試賽開賽，北京冬奧會(huì)迎來賽前終極大考，公眾對(duì)于冰雪運(yùn)動(dòng)的關(guān)注也與日俱增。在陡峭高聳的雪道上，滑雪運(yùn)動(dòng)員如閃電一般，俯沖而下，伴隨著一陣陣騰起的雪霧，劃出一道道優(yōu)美的線條。粗獷與柔美、速度與激情在高山滑雪、自由式滑雪等項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)完美融合。我國的滑雪運(yùn)動(dòng)員們準(zhǔn)備好了嗎?
拍攝建模，優(yōu)化動(dòng)作模式
自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目在競(jìng)技時(shí)可分為助滑、起跳、空中翻騰及著陸4個(gè)階段，是滑雪技術(shù)和空中轉(zhuǎn)體技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。因此，運(yùn)動(dòng)員做出精彩流暢的空中動(dòng)作并成功落地，對(duì)獲得優(yōu)異成績(jī)至關(guān)重要。其中，記錄、分析運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)數(shù)據(jù)是必不可少的環(huán)節(jié)。
為此，沈陽體育學(xué)院王新教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參與了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)“冬季項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員技能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目，承擔(dān)了“冬季項(xiàng)目平衡穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)和動(dòng)作模式最優(yōu)化模型的研究與應(yīng)用”課題，為自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目提供訓(xùn)練解決方案。
“考慮到運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練時(shí)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景大、冬天戶外溫度低等特殊需求，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量試驗(yàn)驗(yàn)證，確定了慣性傳感器結(jié)合多臺(tái)Gopro視頻的拍攝方案，解決了運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)采集難題。”王新表示，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)捕捉、人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分析等技術(shù)，已提交“一種鞋面?zhèn)鞲屑夹g(shù)評(píng)估人體基本運(yùn)動(dòng)能力與測(cè)試的技術(shù)”等發(fā)明專利申請(qǐng)。這一成果也得到了李科、岳海濤、代爽飛、歐曉濤等多位國家隊(duì)教練的認(rèn)可。
目前，王新團(tuán)隊(duì)和東北大學(xué)李東教授團(tuán)隊(duì)通過便攜式采集服裝及內(nèi)置設(shè)備，計(jì)算出人體模型中關(guān)節(jié)、肌肉的受力以及人體轉(zhuǎn)動(dòng)過程姿勢(shì)變化對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)速度的改變，利用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、質(zhì)心坐標(biāo)和肌肉發(fā)力等關(guān)鍵的數(shù)據(jù)輸出分析功能，為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作模式優(yōu)化和訓(xùn)練方案改進(jìn)提供了科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。
AI評(píng)判，提升訓(xùn)練效率
除了利用視頻的方式對(duì)運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)表現(xiàn)進(jìn)行記錄、分析，對(duì)比賽情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，也有助于運(yùn)動(dòng)員提升成績(jī)。
去年12月，小冰公司中標(biāo)國家體育總局冬季運(yùn)動(dòng)管理中心的重點(diǎn)項(xiàng)目，為自由式滑雪空中技巧提供視覺評(píng)分系統(tǒng)。
據(jù)了解，該系統(tǒng)名為AI競(jìng)技體育國際賽事評(píng)分系統(tǒng)，包括提高運(yùn)動(dòng)認(rèn)知、改善不良運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、定制化私人教練和個(gè)性化用戶檔案四大功能模塊，具有目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別等功能。該系統(tǒng)運(yùn)用多項(xiàng)人工智能視覺分析技術(shù)，針對(duì)自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，獨(dú)創(chuàng)了滑雪運(yùn)動(dòng)分析模型，能夠應(yīng)對(duì)奧運(yùn)比賽場(chǎng)景的特殊性，如高強(qiáng)光高復(fù)雜的背景、運(yùn)動(dòng)員空中停留時(shí)間極短、競(jìng)賽項(xiàng)目場(chǎng)地限制等，實(shí)現(xiàn)對(duì)訓(xùn)練趨勢(shì)的追溯。在精準(zhǔn)分析運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、聚合運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，這一系統(tǒng)能夠結(jié)合專業(yè)教練的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)以及裁判的評(píng)價(jià)，對(duì)模型進(jìn)行不斷優(yōu)化，整理并提出科學(xué)訓(xùn)練策略，有效提升運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效率。
小冰公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，人工智能技術(shù)在競(jìng)技體育中的作用正逐漸顯現(xiàn)，公司會(huì)繼續(xù)進(jìn)行自主研發(fā)，讓AI賦能更多場(chǎng)景、領(lǐng)域，將創(chuàng)新成果從競(jìng)技體育帶向大眾體育。
VR模擬，實(shí)現(xiàn)仿真訓(xùn)練
在高山滑雪比賽項(xiàng)目中，比賽當(dāng)天的自然環(huán)境變化，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的臨場(chǎng)發(fā)揮及比賽成績(jī)都會(huì)造成一定影響。根據(jù)比賽流程規(guī)定，冬奧會(huì)正式比賽之前，每支隊(duì)伍基本只有一天的時(shí)間在正式比賽的賽道上測(cè)試，測(cè)試時(shí)間短，運(yùn)動(dòng)員難以快速熟悉比賽場(chǎng)地。那么，如何應(yīng)用科技手段模擬真實(shí)的賽場(chǎng)環(huán)境呢?
為此，沈陽體育學(xué)院牽頭承擔(dān)了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)“雪上優(yōu)勢(shì)、潛優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目夏冬轉(zhuǎn)訓(xùn)融合關(guān)鍵技術(shù)”。東北大學(xué)機(jī)械電子工程研究所王宏教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參與了這一項(xiàng)目。該團(tuán)隊(duì)將機(jī)器人(10.830, 0.00, 0.00%)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)相融合，提交了“一種便攜式雪面摩擦系數(shù)自動(dòng)測(cè)量智能機(jī)器人”等發(fā)明專利申請(qǐng)，研發(fā)出了基于動(dòng)態(tài)環(huán)境要素的高山滑雪體驗(yàn)系統(tǒng)，可幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行賽前模擬以更好地適應(yīng)比賽環(huán)境。
團(tuán)隊(duì)還與沈陽體育學(xué)院進(jìn)行合作，輔助其進(jìn)行滑雪場(chǎng)參數(shù)檢驗(yàn)。“我們會(huì)在沈陽體育學(xué)院滑雪場(chǎng)的指定地點(diǎn)進(jìn)行高山滑雪體驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試，采集真實(shí)雪上動(dòng)作產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立信息多源實(shí)時(shí)采集與顯示系統(tǒng)，利用VR把滑雪場(chǎng)景信息重建并顯示出來，輔助教練員糾正運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練動(dòng)作，提高訓(xùn)練效率。”王宏介紹，高山滑雪體驗(yàn)系統(tǒng)既可以用于春夏秋季運(yùn)動(dòng)員的滑雪訓(xùn)練，還能使運(yùn)動(dòng)員在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)仿真訓(xùn)練。
談及下一步計(jì)劃時(shí)，王宏表示，團(tuán)隊(duì)將著力解決設(shè)備的自主移動(dòng)與定位問題，使得設(shè)備更加智能化、自動(dòng)化，為冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)提供更好的服務(wù)。
如今，層出不窮的創(chuàng)新科技為冬奧健兒科學(xué)訓(xùn)練提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。智研咨詢發(fā)布的《2021—2027年中國滑雪行業(yè)供需態(tài)勢(shì)分析及市場(chǎng)運(yùn)行潛力報(bào)告》顯示，近年來，隨著2022年北京冬奧會(huì)的成功申辦，中國人均滑雪次數(shù)逐年增加，2020年中國人均滑雪次數(shù)為1.6次?？梢灶A(yù)見，在冰雪運(yùn)動(dòng)專利的加持下，2022年北京冬奧會(huì)賽場(chǎng)上，滑雪運(yùn)動(dòng)員的激情與活力必將盡情綻放。(劉弘一)
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版權(quán)說明：上述為轉(zhuǎn)載或編者觀點(diǎn)，不代表知春路知識(shí)產(chǎn)權(quán)意見，不承當(dāng)任何法律責(zé)任
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